Evolution der Wirbeltiere

[Spocky]

Ja, es gibt reichlich Mutagene, die nicht nur kosmischen oder chemischen Ursprungs sein muss. Es gibt auch auf der Erde genug Strahlung, die das bewirken kann und außerdem gibt es auch immer wieder mal Fehler beim Abschreiben, die gerade in der Anfangszeit noch stärker gewesen sein dürften, da es da noch keine Enzyme, die quasi "Korrektur lesen" gab.

[Spocky]

So, gestern gabs wieder neues zur Evolution der Wirbeltiere dran. Diesmal gings hauptsächlich um anatomische Unterschiede zwischen den einzelnen Fischklassen, worauf ich jetzt nicht so genau eingehen möchte, da es nicht zu den interessantesten Kapiteln gehört.

Spannender fand ich dagegen den Grund für die Entwicklung des Seitenlinienorgans, das alle Fische entwickelt haben. Man glaubte immer, dass es den Fischen hauptsächlich dazu diene, die Bewegungen anderer Fische zu spüren, aber Biomechaniker stellten fest, dass es wohl primär eine andere Aufgabe hatte. Beim Versuch die Schwimmbewegungen der Fische nachzuahmen, stellten sie sehr schnell fest, dass sie trotz identischer Anatomie und Bewegungsfähigkeiten bei weitem nicht an die Effektivität der Vorbilder aus der Natur heranreichten. Sie erzeugten störende Wirbel, die die Fische nicht erzeugten. Als sie dieses Phänomen genauer unter die Lupe nahmen stellte sich heraus, dass die Fische immer genau dann, wenn sich so ein Wirbel aufbaut, ihre Schwanzbewegung umkehren. Diese Wirbel konnten sie durch ihr Seitenlinienorgan frühzeitig erkennen und somit war klar, weshalb es entstanden sein musste. Es machte das Schwimmen effektiver und energiesparender.

Außerdem weiß man heute auch genau, weshalb die Fische und im Mesozoikum auch die Meeressaurier genau 2 paarige Flossen entwickelten, während die Wale und anderen Meeressäuger, sowie die Pinguine nur ein Paar besitzen. Wenn ein Fisch im Wasser bremst, dann stellt er seine Brustflossen quer. Dadurch bremst er aber erst mal nur den Vorderkörper ab, während sein Hinterkörper nach oben oder unten ausweicht, ähnlich wie wenn man beim Fahrrad mit hoher Geschwindigkeit nur die Vorderbremsen betätigt. Die Bauchflossen gleichen nun diese Bewegung aus. Alles, was an zusätzlichen paarigen Flossen hinzukäme, würde nur zusätzlichen Widerstand bieten und die Fortbewegung erschweren. Lange Zeit hatte man auch geglaubt, dass bei einer fossilen Gruppe der Fische, den sogenannten Stachelflosser, die paarigen Stacheln zwischen Bauch- und Brustflossen ebenfalls Flossen gewesen seien, aber sie waren wohl nur Stacheln. Es gab also nie Fische mit mehr als 2 paarigen Flossen.
Meeressäuger und -vögel nun wiederum brauchen nur ihre Brustflossen (-flügel), da ihre Schwanzflosse, bzw. ihre Beine horizontal liegen und somit dieses Übersteuern schon von sich aus verhindern.

Und warum schwimmen tote Knochenfische in der Regel mit dem Bauch nach oben? Nun, das liegt daran, dass die Schwimmblase, mit deren Hilfe sie für Auftrieb sorgen sich näher an der Bauch- als an der Rückenseite befinden. Zwar führt dies dazu, dass der Fisch immer in einer relativ instabilen Labe ist, aber dafür können sie Richtungsänderungen schneller durchführen, da die Aktivierungsenergie für das Überwinden des stabilen Zustands nicht überwunden werden muss. Dies bringt enorme Vorteile bei der Flucht vor Räubern, oder auf Beutefang. Vergleichen lässt sich das Prinzip mit den Flugzeugen, bei denen sich ja auch die Hochdecker, also die, bei denen sie Flügel oberhalb des Rumpfes angebracht sind, einfacherer zu fliegen sind, weil sie stabiler in der Luft liegen, aber in punkto Wendigkeit den Tiefdeckern haushoch unterlegen sind, weshalb ja alle Jagdflugzeuge auch Tiefdecker sind.

Wennns noch jemanden interessiert, kann ich ja im Laufe der zwei Wochen bis zur nächsten Stunde noch genauer auf die unterschiedlichen Flosseaufbauten eingehen.

[Sternengucker]

Also meine Begeisterung ist dir sicher, wenn du weitermachst. Ich finde die Beiträge hochinformativ und -interessant, man lernt eben nie aus.

und zu den Schreibfehlern: nun Bynaus hatte angefangen mit dem angeblichen "interesse" der Ur-DNA sich nicht zu verändern, bzw der Minderwertigkeit neuer DNA-Formen...

[Bynaus]

Ich habe nichts von Interesse gesagt. Ich habe bloss gesagt, dass aus der Sichtweise der DNA (obwohl diese die nie innehatte, aber wir können uns ja in sie hineinversetzen) alle späteren Formen von DNA Mutationen sind, das heisst, DNA-Formen, die trotz ihrer Fehler überlebt haben. So gesehen gehören wir (bzw. unser Erbgut) zu der fehlerbehaftetsten DNA, die es auf der Erde gibt.

[Spocky]

Dies würde aber nur dann stimmen, wenn man davon ausgeht, dass die Ur-DNA die kortrekteste war, die es je gab mit überhaupt keinen Fehlern.

Ich würde aber sagen, wir sollten nicht in den Kategorien richtig oder falsch denken, da dies IMHO in der Natur nicht zulässig ist. Die Urzelle konnte so vieles noch nicht. Wieso also sollte sie die perfekte DNS in sich gehabt haben? Manchmal bedeutet Veränderung auch eine Verbesserung.

[LuckyGuy]

Die UR-DNA hatte in der Tat keine Fehler.

Zumindest keine Kopierfehler.

Das ist das, was Bynaus meint.

Wir sind das Ergebnis von Milliarden von Kopierfehlern, die die UR-DNA naturgemäß nicht aufweisen konnte...

[max]

Original geschrieben von Spocky
Diese Frage wird niemand beantworten können. Das erste Basenpaar wird es ohnehin nicht geben, da dieses schon außerhelb jeglicher Zelle existiert haben muss und in der ersten Zelle muss es schon als größere Sequenz vorhanden gewesen sein.

Mit dem ersten Basenpaar gebe ich dir recht. Aber wer sagt, dass es in den ersten Zellen überhaupt DNA gab? Natürlich benötigen die Zellen einen Kopiermechanismus für ihre Proteine und RNAs, wie dieser entstanden ist, ist unklar. Ich würde spekulieren, dass es einen perfekten Kopiermechanismus anfangs überhaupt nicht gab, später auf RNA und Proteinen basierende Mechanismen entstanden und DNA eine neuere Entwicklung ist. Die einzelne Nukleotide der DNA (dNTPs) entstehen in heutigen Zellen aus normalen Nukleotiden (NTPs), wie sie als Energieüberträger und RNA-Bausteine verwendet werden. Das ist natürlich nur ein schwaches Argument dafür, dass sich erst RNA und dann DNA entwickelt hat. Ein besseres wären enzymatisch aktive RNAs, wie sie in der Modifizierung von vielen RNA-Typen vorkommen.

@Spocky: bitte weiter Zusammenfassungen aus deiner Vorlesung bringen. Es gibt so viele Themen, die ich in meinem Studium aus Zeitgründen (und Faulheit ) nicht geschafft habe und dazu gehören auch leider viele Themen der Evolutionsbiologie.

[Spocky]

@ max: Ich gebe dir Recht, dass die RNA wohl vor der DNA entstanden ist.

Was die erste Zelle ohne jegliche Basenpaare angeht, so mag es sowas sicher gegeben haben, die Frage ist aber, ob man das dann als Leben bezeichnen kann, denn alles Leben, so wie wir es kennen, selbst die Viren verfügen über solche Basenpaare. Sie sind der kleinste gemeinsame Nenner allen Lebens und nur Zellen mir "Erbgut" konnten sich auch weiterentwickeln. Insofern würde ich sagen, dass die "Keimzelle des Lebens" Nukleotidbausteine enthalten hat.

[Sternengucker]

@Bynaus, richtig du hast nicht mit Interesse formuliert sondern die Worte "perfekte DNA" und "A**** der Schöpfung" verwendet, die noch viel wertender sind als "Interesse"...

Und es gibt immer noch keinen einzigen Beweis dafür, dass die Ursprünge der Nukleinsäuren in irgendeiner Hinsicht "perfekt" waren.

Sie waren nur früher da. Sind aber wahrscheinlich ausgestorben. Very perfect indeed

[LuckyGuy]

Die UR-DNA war insofern perfekt, als dass sie noch keine Kopierfehler aufwies.

"Perfekt" ist nicht wertend gemeint, sondern soll nur sagen, "unverfälscht".

*wiederhol*

Ist doch ganz einfach zu kapieren, ich weiß wirklich nicht, was ihr habt.

[Sternengucker]

Eben das ist ja der Blödsinn an der Behauptung... als ob die viereckigen Holzscheibenräder von Anno Dunnemals die perfekteste Form sind, weil sie zuerst da waren... Perfekt ist was am besten funktioniert, seine Aufgabe so gut wie möglich erfüllt, insofern ist es absolut unnachvollziehbar beim Prototyp von Perfektion zu sprechen, nur weil er unverändert war. Die Änderungen haben ja die Funktionalität verbessert und waren nicht sinnlos. (der bessere Kopiermechanismus, der wohl erst deutlich später ins Spiel kam wurde ja schon erwähnt)

Von daher: Darwin hat eine rationell nachvollziehbare Erklärung gebracht, die Wertung des ersten Proteinmoleküls als "perfekt" hingegen ist irrational da bislang nicht begründet. Eben eine philosophische Betrachtung statt einer wissenschaftlich/biologischen...

[max]

Original geschrieben von Sternengucker
Von daher: Darwin hat eine rationell nachvollziehbare Erklärung gebracht, die Wertung des ersten Proteinmoleküls als "perfekt" hingegen ist irrational da bislang nicht begründet. Eben eine philosophische Betrachtung statt einer wissenschaftlich/biologischen...

Das sehe ich - auch in Bezug auf das erste DNA-Molekül - genauso. Die Aussage, dass das erste DNA-Molekül, mal abgesehen davon, dass es das erste so nicht gegeben haben wird, gibt wissenschaftlich keinen Sinn.

Original geschrieben von Spocky
Was die erste Zelle ohne jegliche Basenpaare angeht, so mag es sowas sicher gegeben haben, die Frage ist aber, ob man das dann als Leben bezeichnen kann, denn alles Leben, so wie wir es kennen, selbst die Viren verfügen über solche Basenpaare. Sie sind der kleinste gemeinsame Nenner allen Lebens und nur Zellen mir "Erbgut" konnten sich auch weiterentwickeln. Insofern würde ich sagen, dass die "Keimzelle des Lebens" Nukleotidbausteine enthalten hat.

Viren sind sicher abgeleitete Formen und keine ursprünglichen. Sie hängen schliesslich von der Existenz einer funktionierenden Zellen mit Replikationsapparat ab. Die neuere Theorien für die ersten Zellen besagen, dass es damals keine Arten im heutigen Sinne gegeben hat, sondern dass ein reger (horizontaler) Austausch von Erbinformationen geherrscht hat. Deshalb wird es auch wahrscheinlich kein "Urmolekül" der DNA gegeben haben. Ist ist sicher richtig, dass ein effizienter Replikationsmechanismus eine Weiterentwicklung erst ermöglich hat. Frühe Zellen waren wahrscheinlich aber eher anorganischen Prozessen, wie Kristallbildung ähnlich, als heutigen biologischen Organismen. Leben hat sich aus chemischen Reaktionen entwickelt, die erst wahrscheinlich auf Gesteinsoberflächen (z.B. an heissen Quellen) stattfanden, später in geschlossene Reaktionsräume (von Membranen aus Lipiden umhüllt). In diesen haben sich die Reaktionen zu primitiven Stoffwechselwegen entwickelt, die später durch Replikationsmechanismen perfektioniert wurden.

[Ezri Chaz]

Ich will aber die Entwicklung der Wirbeltiere wissen und nicht welches DNA Molekül das erste schönste und/oder perfekteste war *maul*

DNA Moleküle sind wohl Bastandteile von Wirbeltiere, aber sie sind keine Wirbeltiere...

[Spocky]

Original geschrieben von max
Viren sind sicher abgeleitete Formen und keine ursprünglichen. Sie hängen schliesslich von der Existenz einer funktionierenden Zellen mit Replikationsapparat ab.

Schon klar

Original geschrieben von max
Frühe Zellen waren wahrscheinlich aber eher anorganischen Prozessen, wie Kristallbildung ähnlich, als heutigen biologischen Organismen. Leben hat sich aus chemischen Reaktionen entwickelt, die erst wahrscheinlich auf Gesteinsoberflächen (z.B. an heissen Quellen) stattfanden, später in geschlossene Reaktionsräume (von Membranen aus Lipiden umhüllt). In diesen haben sich die Reaktionen zu primitiven Stoffwechselwegen entwickelt, die später durch Replikationsmechanismen perfektioniert wurden.

Nicht Gesteinsoberflächen, sondern Mineraloberflächen. Man weiß heute, dass an Black Smokern, an denen Bleiglanz (PbS) auskristallisiert, sämtliche organischen Moleküle entstehen können, die die heutigen Lebewesen aufbauen. Dort wird auch der Ursprung allen Lebens vermutet. Erste Zellkörper wurden dagegen wohl an den Küsten gebildet, wo die Gischt Myriaden von kleinen Bläschen produziert. Da muss nur einmal eine Blase aus dem richtigen Material bestanden haben und die Grundbausteine der Zelle eingeschlossen haben.

@ Ezri: Sorry, auch wieder nix über Wirbeltiere, aber ich hoffe dennoch nicht allzu uninteressant

[max]

Original geschrieben von Spocky
Erste Zellkörper wurden dagegen wohl an den Küsten gebildet, wo die Gischt Myriaden von kleinen Bläschen produziert. Da muss nur einmal eine Blase aus dem richtigen Material bestanden haben und die Grundbausteine der Zelle eingeschlossen haben.

Ist es nicht möglich, dass sich Lipidblasen sich an Black Smokern selbst bilden? Keine Ahnung, wie es da wirklich aussieht.

Nicht Gesteinsoberflächen, sondern Mineraloberflächen.

Sorry, ich sehe als Biologe da keinen grossen Unterschied Gibt es da nicht neben PbS auch Eisen-Schwefel-Komplexe (FeS)? Nach Wächtershäusers Theorie (die arbeitet übrigens hier in München) entstand das Leben auf FeS-Oberflächen, die, wenn ich mich richtig erinnere, eben an diesen Black Smokern auftreten. Dort gibt es also eine katalytische Oberfläche aus Mineralien, keinen Sauerstoff und Energie, also optimale Bedingungen für das Entstehen von Leben. FeS-Komplexe sind heute noch in Reaktionszentren von Enzymen häufig, sind aber wahrscheinlich eine ursprüngliche Form.